Кремний обладает несколькими преимуществами по сравнению с известными материалами, из которых состоят обычные литий-ионные батареи. Речь идет о том, что у кремниевых батарей более длительный срок службы, дальность пробега на одной зарядке у них выше, а время зарядки значительно короче. Но у них есть и проблема: механическая нестабильность материала практически не позволяет использовать эту технологию для хранения электроэнергии.
В конце апреля мы уже сообщали, что исследовательская группа из Института материаловедения Кильского университета имени Кристиана Альбрехта (CAU) в сотрудничестве с компанией RENA Technologies GmbH начала работу над анодами на 100% из кремния, а также разработку концепции их промышленного производства.
Аноды из кремния могли бы значительно превзойти углеродные аноды литий-ионных батарей, если бы только их размеры не менялись так сильно при поглощении ионов — поскольку такое физическое набухание и последующее сжатие быстро разрушают структуру любого кремний-литий-ионного аккумулятора. И ни ранее упомянутой исследовательской группе, ни другим компаниям до сих пор не удавалось предотвратить такое набухание и сжатие кремниевых батарей.
Однако сейчас, похоже, достигнут прогресс, как сообщает Институт энергетических технологий (IFE). Согласно его собственному заявлению, была разработана технология, которая может обеспечить в три-пять раз большую зарядную емкость кремниевого анода по сравнению с принятой сегодня «общей графитовой технологией». В настоящее время Институт занимается патентным оформлением технологии.
«Мы протестировали работу новой технологии в лабораторных условиях и получили хорошие результаты. После того как мы получили финансовую поддержку Исследовательского совета в рамках программы FORNY2020, мы продолжим ее тестирование с международными партнерами из промышленности и посмотрим, как она будет работать в промышленных условиях. Проект, ориентированный на вывод на рынок нового материала, мы назвали SiliconX,» — сказала Марте Скаре, исследователь по проекту из IFE.
Для своей новой технологии IFE использует так называемые наночастицы, которые окружают кремний вместе с другим, неназванным материалом. Такая структура называется матрицей. Так называемая матрица помогает кремнию выдерживать большие изменения объема, которые он испытывает, когда батарея заряжается и разряжается. Разработанный метод обеспечивает батареям повышенную стабильность в обмен на часть емкости кремния. Однако, поскольку емкость изначально очень большая, то в конечном итоге емкость кремния от трех до пяти раз выше, чем у графита, который сегодня используется в батареях.
Источник: https://www.elektroauto-news.net/2018/norwegen-silizium-akkus-fortschritt